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天然氣催化改質煤或生物質為液態化學品或燃料

天然氣催化改質煤或生物質為液態化學品或燃料

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【摘要】:
生物質或低質煤快速高溫分解并加氫脫氧改質是目前制備人造燃油的主流方法。該方法的兩個步驟可以合并在一起,稱為加氫熱解處理。這一過程通常需要向反應中持續供氫,造成運行費用顯著增加。氫氣沒有自然來源,工業上通常通過甲烷蒸汽重整制備。與之相比,甲烷作為天然氣的主要成分,易于從自然界中獲取,成本低廉。本研究旨在直接以甲烷替代氫氣作為還原劑,在所開發低成本催化劑的作用下,用于脫除生物質中的含氧物質,提高燃油熱
  生物質或低質煤快速高溫分解并加氫脫氧改質是目前制備人造燃油的主流方法。該方法的兩個步驟可以合并在一起,稱為加氫熱解處理。這一過程通常需要向反應中持續供氫,造成運行費用顯著增加。氫氣沒有自然來源,工業上通常通過甲烷蒸汽重整制備。與之相比,甲烷作為天然氣的主要成分,易于從自然界中獲取,成本低廉。本研究旨在直接以甲烷替代氫氣作為還原劑,在所開發低成本催化劑的作用下,用于脫除生物質中的含氧物質,提高燃油熱值的同時大幅降低了運行費用。甲烷本身可以被轉化為更為高級的碳氫化合物,增加液態燃料的產量。另外,前述加氫分解過程中產生的固相殘碳排出后通常被用于氣化產生合成氣或燃燒供能等其他反應。不同于這些單獨的處理途徑,我們提出使用一步法同時轉化生物質高溫分解產生的殘碳和揮發性物質為合成氣和液態燃料。在此過程中,殘碳在同時加入的氣化催化劑的作用下,被水蒸氣或二氧化碳(產生于揮發性物質的甲烷脫氧過程)轉化為氣態產物。更進一步,這些氣化催化劑將與改質催化劑通過技術手段結合成為多功能催化劑。為保證所提出的催化工藝能夠實現,我們設計開發了一種新穎的,配備一個管式反應器和兩個旋風分離器的循環流化床反應裝置。該反應裝置的特點是可以實現生物質連續進樣和灰分連續排出,同時保證催化劑和未反應的固態生物質可以循環使用,以減少催化劑補充,延長停留時間,改善燃料轉化效率,使其具有很好的工業化應用前景。
 
  本項目目前已通過利用加拿大自然科學和技術研究委員會(NSERC)的資金扶持在實驗室取得了重大的技術突破,并已在理論和實驗層面上證實了本項創新技術的可行性。目前期待有前瞻性戰略眼光的合作伙伴加盟,一道為盡快實現本技術走出實驗室,實現大規模工業化應用而共同奮斗,最終實現利益共享。

 

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